I.8. Synthèse du CZTSe par voie électrochimique (EC)
I.8.4. Electrodéposition de l’alliage CZTSe
L’électrodéposition consiste à déposer une couche sur un substrat conducteur, à partir d’un bain électrolytique contenant les éléments désirés. Le dépôt se fait électrolytiquement soit à courant imposé, soit à potentiel imposé. C’est une méthode peu coûteuse. La possibilité de contrôle apporté par le choix de la valeur du potentiel de dépôt, ainsi que le jeu sur la composition de la solution font espérer que l’on pourra aboutir à la production de couches de bonne qualité. De plus le dépôt se fait à basse température ce qui n’est pas le cas pour les techniques par voie sèche. Enfin, les matériaux précurseurs peuvent être purifiés par électrolyse et des couches uniformes et de grandes surfaces peuvent être obtenues [81].
L'électrodéposition est une approche intéressante pour les industriels car elle s’adapte bien aux applications à grande échelle et qui est bien établi dans l'industrie électronique (par exemple, la technologie d'interconnexion de cuivre en microélectronique). Les premiers
travaux sur le dépôt électrolytique de CZTSSe inclus empilés électrolytique Zn / Sn / Cu (Cu sur le fond) des couches qui ont ensuite été sulfuré avec du soufre élémentaire dans un four à tube de quartz (550°C, 2 h, sous atmosphère d'argon), conduisant à une efficacité de conversion de puissance de 0,8% [83]. Les principales limites sur les performances du dispositif dans cette étude ont été données comme la haute résistance série de 10 Ω cm2, des
problèmes avec adhérence de la couche pauvre sur le substrat ont été résolus avec une fine couche de Pd sur la surface Mo, ce qui conduit à des dispositifs avec une efficacité de 0,98% [82]. Un procédé amélioré, employant Zn / Cu / Sn / Cu piles, une électrode à disque tournant (RDE) pour le dépôt de couche métallique d'améliorer l'uniformité à grande échelle. Le problème avec les solutions sans agitation et l'impact sur l'uniformité latérale film a également été débattu [84], avec la suggestion que le RDE a permis une meilleure uniformité dans les couches précurseur et par conséquent dans les films CZTS résultant. En plus le film CZTSe, à gros grains ont été obtenus par électrodéposition en laiton et en bronze binaires (Cu / Zn et Cu / Sn) piles suivie par sélénisation dans des ampoules de quartz à 530-560°C [68].
La technique d’électrodéposition du CuZnSnSe dans notre cas consiste à élaborer ce matériau à partir d’un bain électrolytique contenant les Cu-Zn-Sn-Se sous la forme (CuCl2,
ZnCl2, SnCl2, SeO2). Les cations se déchargent au début de l’électrolyse sur la surface
cathodique, lorsque ceux-ci sont assez nombreux, le germe peut alors croitre et le cristal se développe suivant des directions privilégiées. Pour plus d’informations sur le concept de base de l’électro dépôt, veuillez voir les travaux de Walsh [85] et Bodea [86].
L’électrodéposition des composants quaternaires est très difficile, à cause du potentiel d’équilibre (de dépôt) de chaque élément. Pour le CuZnSnSe les réactions électrochimiques de déposition individuelles des éléments sont données par les équations de Nernst comme suit [87] : 1. Pour le cuivre Cu2++ 2é ↔ Cu 𝐸 = 𝐸𝐶𝑢0 2+/𝐶𝑢 +𝑅𝑇 2𝐹ln ( 𝑎𝐶𝑢2+ 𝑎𝐶𝑢 ) 𝐸 = 0.34 + 0.0295 log (𝑎𝐶𝑢2+)
2. Pour le zinc Zn2++ 2é ↔ Zn 𝐸 = 𝐸𝑍𝑛0 2+/𝑍𝑛 +𝑅𝑇 2𝐹ln ( 𝑎𝑍𝑛2+ 𝑎𝑍𝑛 ) 𝐸 = −0.76 + 0.0295 log (𝑎𝑍𝑛2+) 3. Pour l’étain Sn2++ 2é ↔ Sn 𝐸 = 𝐸𝑆𝑛0 2+/𝑆𝑛 +𝑅𝑇 2𝐹ln ( 𝑎𝑆𝑛2+ 𝑎𝑆𝑛 ) 𝐸 = −0.14 + 0.0295 log (𝑎𝑆𝑛2+) 4. Pour le sélénium 𝐻𝑆𝑒𝑂2++ 4𝐻++ 4é + 𝑂𝐻− ↔ 𝐻 2Se𝑂3+ 4𝐻++ 4é ↔ Se + 3𝐻2O 𝐸 = 𝐸𝑆𝑒 0 +𝑅𝑇 4𝐹ln ( 𝑎 𝐻𝑆𝑒𝑂2+ 𝑎𝑆𝑒 ) + 3 𝑅𝑇 4𝐹 ln 𝑎𝐻+ 𝐸 = 0.741 + 0.0148 log (𝑎𝐻𝑆𝑒𝑂 2+) − 0.0444 𝑝𝐻
Les valeurs 0.337, -0.762, -0.138 et + 0.471 représentent les potentiels standards de réduction de Cu, Zn, Sn et Se respectivement exprimés par rapport à l’électrode normale à hydrogène (ENH). aCu2+, aZn2+, aSn2+et aHSeO2+sont les activités des ions dans la solution. aCu, aZn , aSn et
aSe sont les activités des atomes Cu, Zn, Sn et Se dans l’électrodéposition, CH+ est la
concentration des ions d’hydrogène, et F est la constante de Faraday .
Pour la synthèse du semi-conducteur quaternaire Cu2ZnSn (S, Se)4 , trois stratégies de
synthèse sont utilisées: le dépôt de multicouches métalliques élémentaires (Cu, Sn, et Zn), binaires (Cu2Se, SnSe2, et ZnSe) ou bien en présence de tous les éléments, comme le montre
la figure (I-15). Nous pouvons utiliser les méthodes appropriées pour obtenir la qualité souhaitée de la matière. Après le dépôt, habituellement un traitement à haute température sous Ar ou vapeur de soufre (S) ou de sélénium (Se) est nécessaire pour obtenir les matériaux désirés avec une cristallinité élevée [88].
Les réactions possibles qui se produisent pendant la formation de matériau Cu2ZnSn (S,
Cu2++ 2é ↔ Cu (I-12) Sn2++ 2é ↔ Sn (I-13) Zn2++ 2é ↔ Zn (I-14) 2 Cu2++ Se2−+ 2é ↔ Cu 2 Se (I-15) Sn4++ Se2−+ 2é ↔ SnSe 2 (I-16) Zn2++ Se2−↔ ZnSe (I-17) 2Cu2++ Sn4++ Zn2++ 4Se2−↔ Cu 2 ZnSnSe4 (I-18)
Figure I-15. Diverses approches de synthèse du composé Cu2ZnSn (S, Se)4
Le diagramme de Pourbaix est une courbe de potentiel d'équilibre (Eh) entre un métal et ses
diverses espèces oxydées en fonction du pH. Comme les diagrammes de potentiel pH sont entièrement dérivées de la thermodynamique, le schéma peut être utilisé pour déterminer quelles espèces est thermodynamiquement plus stable à un potentiel donné (Eh) et le pH. Ces
diagrammes permettent de distinguer divers domaines correspondant aux différents composés stables du cuivre vis-à-vis de la corrosion : passage en solution du métal, éventuelle passivation (hydroxyde ou oxyde), immunité lorsqu’il est sous forme métallique Cu (0). D’après la figure (I-16), le cuivre ne se corrode pratiquement pas en solution aqueuse peu oxydante, le potentiel d’oxydoréduction du couple Cu/Cu+ étant plus positif que celui du
couple H+/H2 dans un large domaine de pH. Le potentiel d’oxydoréduction du couple O2/H2O
est plus positif que celui du couple Cu/Cu+. La présence d’oxygène dissous augmente donc suffisamment le pouvoir oxydant de l’eau et favorise ainsi la corrosion.
Figure I-16. Diagramme de Pourbaix du Cu à 25 °C (d’après [89]).
Les diagrammes de Pourbaix du système Zn-H2O (figure I-17) [90] et le système Sn-H2O
(figure I-18) ont été utilisées pour contrôlant le pH de Zn2+ et Sn4+ en solution aqueuse. En milieu aqueux, l'étain (VI) sous forme d’hydroxyde de l’étain (Sn (OH)4) est stable dans une
large gamme de pH (~ 0-13). D'autre part, l'hydroxyde de zinc (Zn (OH)2) est stable
seulement dans la plage de pH 7-13. Comme on peut l'observer à partir des diagrammes de pourbaix des figures I-17 et I-18, la précipitation d'oxyde d'étain SnO2 (s) ou d'hydroxyde
d'étain Sn (OH)4 commence à un pH très bas, tout en ZnO (s) ou de la forme hydroxyde Zn
(OH)2 nécessite un pH beaucoup plus élevé à précipiter dans une solution aqueuse.
Ceci suggère que, lors de l'augmentation progressive du pH d'un (Zn2+ (aq) + Sn4+ (aq)) mélange de l'acide, il serait précipité d'oxyde d'étain SnO2 (s) ou l'hydroxyde d'étain Sn (OH)4
consommant presque toutes les espèces d'étain, et au moment où le pH est suffisamment élevé pour faire précipiter les ions de zinc, des quantités négligeables de près ions de Sn4+ (aq) seraient encore être présents dans la solution à contribuer à la formation de phases d'oxydes ternaires. Les équations chimiques sont données les suivantes :
Sn4+(aq) + 4OH−(aq) → Sn(OH)
4(s) (I-19)
Sn(OH)4(s) → SnO2(s) + 2H2O(l) (I-20)
Zn2+(aq) + 2OH−(aq) → Zn(OH)
2(s) (I-21)
Zn(OH)2(s) → ZnO(s) + H2O(l) (I-22)
Figure I-17. Diagramme de Pourbaix du système Zn-H2O à 25 C°[90].
Figure I-18. Diagramme de Pourbaix du système Sn-H2O à 25 C°[90].
Le sélénium peut exister dans l’environnement sous quatre états d’oxydations différents, séléniate (VI), sélénite (IV), sélénium élémentaire (0) et séléniure (-II). Les formes oxydées,
Se (VI) et Se (IV), présentes sous forme anionique (SeO42−, HSeO3− et SeO3 2−), sont solubles en solution, leur réduction conduit à une forme insoluble, le Se(0).
Figure I-19. Diagramme de Pourbaix du système Se-H2O à 25 °C.
De ce qui précède, on peut conclure que pour la déposition du sélénium, le processus est influence par l’acidité (pH) de la solution et son potentiel pourrait-être abaissé principalement par l’augmentation du pH, qui à son tour peut conduire à la précipitation des ions de zinc sous forme d’hydroxydes. Cela confirme les difficultés rencontrées lors des tentatives de déposer le quaternaire en seule étape. D’autre part, afin de rapprocher les potentiels d’équilibre des quatre éléments Cu, Zn, Sn et Se, il est possible de contrôler la composition de la solution. La diminution de la concentration d’un cation ne change pas suffisamment le potentiel mais peut engendre une polarisation de concentration assez importante. Cependant, l’utilisation d’un électrolyte simple conduit généralement à des dépôts poudreux et mal adhérents au substrat, la chose qui n’est d’ordre pratique pour la plupart des applications. De plus, dans de tels bains, un autre obstacle apparait lors de l’électrodéposition de l’alliage CuZnSn : la présence simultanée des ions Sn(II) et Cu(II) facilite la réduction du Cu(II) en cuivre métallique par les cations Sn(II), ce qui cause l’instabilité de la solution. Pour faire face à cet obstacle, nous avons utilisé de l’hydroquinone (HQ) qui s’oxyde en benzoquinone (Q) en présence des ions Sn(IV) :
Sn4++ 2é ↔ Sn2+ E° = + 0.300 V/ENH
Le choix d’un agent complexant adéquat peut déplacer les potentiels thermodynamiques des espèces en présence et stabiliser l’électrolyte en même temps en changeant les potentiels des ions dominants, à savoir Sn(II) et Cu(II). Par conséquent, (i) la réduction des ions de cuivre peut-être inhibée (effet cinétique) ou (ii) le potentiel électrochimique de ces espèces peut-être abaissé (effet thermodynamique) [91].
L’introduction des agents complexant dans le bain de déposition conduit à la formation des complexes :
𝑀𝑧++ 𝑛𝐿𝑥− [𝑀𝐿 𝑛]𝑧−𝑛𝑥
La constant de stabilité de telle réaction est donnée par :
𝐾 = (𝑎[𝑀𝐿𝑛]𝑧−𝑛𝑥) (𝑎⁄ 𝑀𝑧+)(𝑎𝐿𝑥−)𝑛
En combinant les équations suscitées, la formule de Nernst pour un métal M devient:
𝐸 = 𝐸0+ 𝑅𝑇
𝑧𝐹 𝑙𝑛[(𝑎[𝑀𝐿𝑛]𝑧−𝑛𝑥) (𝑎𝐿𝑥−)
𝑛
⁄ ] − 𝑅𝑇
𝑧𝐹 𝑙𝑛𝐾
Cela indique que la formation d’un complexe stable conduit à un potentiel d’équilibre plus bas. D’autre part, au vu de le domaine très restreint de stœchiométrie pour les composés de structure dite kesterite [92], une étape de sélénisation ou sulfurisation sera indispensable. Pour la synthèse du composé Cu2ZnSnSe4, nous allons utiliser deux procédés : l’un se fait en
une seule étape en utilisant l’hydroquinone comme anti- oxydant. Le second englobe la préparation du ternaire CZT en milieu complexé au citrate (un produit peu couteux et non- polluant) sur lequel une couche mince de sélénium est déposée suivi d’un traitement thermique sous vide.
Références bibliographiques
[01] http://environnement.doctissimo.fr/economiser-1energie/energiesrenouvlables/solaire solution-d-avenir-.html.
[02] A. Bouraiou, Thèse de doctorat, « Elaboration et Caractérisation des Couches Mince CuInSe2 par Electrodéposition. », Université MENTOURI, Constantine (2009).
[03] Ed. Becquerel, C.R. Acad .Sci., 9 (1839) 561.
[04] M.M.Chapin, C.S.Fuller, G.L.Pearson, J.Appl. Phys., 25 (1954) 676.
[05] M.A. Contreras, B. Egaas, K. Ramanathan, F. Hasoon, R. Noufi, Thin Solid Films 361 (2000) 353.
[06] Science Université de Nantes. [En ligne]. [Consulté le 15 Mai 2009] .Disponible sur : http:// www. Sciences.univ-nantes.fr/physique/recherche/lamp/fr/photop/part3.pdf
[07] University of New South Wales http://www.pv.unsw.edu.au/Research/3gp.asp.
[08] Solar cell efficiency tables (version 27), Martin A. Green, Keith Emery, David L. King, Yoshihiro Hisikawa, Wilhelm Warta, University of New South Wales, Dec. 2005.
[09] Liyuan Han; Fukui, A.; Fuke, N.; Koide, N.; Yamanaka, R.; « High Efficiency of Dye- Sensitized Solar Cell and Module », Photovoltaic Energy Conversion Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on Volume 1, May 2006 Page(s):179 – 182.
[10] Cunningham, D.; Davies, K.; Grammond, L.; Mopas, E.; O'Connor, N.; Rubcich, M.; Sadeghi, M.; Skinner, D.; Trumbly, T.; « Large area Apollo(R) module performance and reliability », Photovoltaic Specialists Conference, 2000. Conference Record of the Twenty- Eighth IEEE, 15-22 Sept. 2000, Page 1318,
[11] Life cycle impact analysis of cadmium in CdTe PV production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 8, Issue 4, August 2004, Pages 303-334, Vasilis M. Fthenakis.
[12] Takatsuka, H.; Yamauchi, Y.; Takeuchi, Y.; Fukagawa, M.; Kawamura, K.; Goya, S.;Takano, A.; « The World's Largest High Efficency Thin Film Silicon Solar Cell Module » ; Photovoltaic Energy Conversion, Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on Volume2, May 2006 Page(s):202833.
[13] Communiqué de presse du NREL, 24 mars 2008, Record Makes Thin-Film Solar Cell Competitive with Silicon Efficiency. www.nrel.gov/news/press/2008/574.html.
[14] F. Abdo, Thèse de Doctorat, Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) à l’INSA de Lyon, France (2007).
[15] H.Wanga, J.Bell, “Thin film solar cells based on Cu2ZnSnS4 absorber”, Faculty of Built Environment and Engineering, Queensland University of Technology, Brisbane QLD 4001, Australia, (2011).
[16] W. Thumm D. Freitag, L. Ballhorn, A. Behechti, K. Fischer, “Structural configuration and toxicity of chlorinated alkanes’’, Proc. World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion– 1,Hawaii, pp. 262, (1994).
[17] F.Ynineb, "Contribution à l’élaboration de couches minces d’Oxydes Transparents Conducteurs (TCO)", Thèse de magister, université Constantine, (2010).
[18] http://www.fruitymag.com/inconv%C3%A9nients-d%27avantages 50178.htm
[19] W. Shockley and H.J. Queisser, "Detailed balance limit of efficiency of p-n junction solar cells", J. Appl. Phys. 32, pp. 510–519, (1961).
[20] Element abundances from http://periodictable.com/Properties/A/CrustAbundance.html. [21] For all elements except sulfur the price was calculated by averaging prices published in http://www.metal-pages.com/ and http://www.metalprices.com/ update to the 31st of January
2015. Sulfur average price in January 2015 published by Sunsirs
http://www.sunsirs.com/uk/prodetail-427.html.
[22] P. Jackson, D. Hariskos, E. Lotter, S. Paetel, R. Wuerz, R. Menner, W. Wischmann, M. Powalla, Progress In Photovoltaics: Research and Applications 19 (2011), pp. 894–897.
[23] W. Ki, H. W. Hillhouse, Adv. Energy Mater, 1(2011), pp. 732–735.
[24] M.-O. Ruault, O. Kaitasov, R. Triboulet, J. Crestou, M. Gasgnier, Journal of Crystal Growth, 143 (1994), pp. 40-45.
[25] S. Chen, X. G. Gong, PHYSICAL REVIEW B 79 (2009), pp. 165211.
[26] A. Walsh, S. Chen, S.-H Wei, X.-G. Gong, Advanced Energy Materials, 2 (2012), pp. 400-409.
[27] S. Chen, X. G. Gong, A. Walsh, S. H. Wei, APPLIED PHYSICS LETTERS 94 (2009), pp. 041903.
[28] S. Chen, A. Walsh, J. Yang, X. G. Gong, L. Sun, P. X. Yang, J. H. Chu, S. H. Wei, PHYSICAL REVIEW B 83(2011), pp. 125201.
[29] I.D. Olekseyuk, I.V. Dudchak, L.V. Piskach, Journal of Alloys and Compounds 368 (2004), pp. 135-143.
[30] M. Y. Valakh, V. M. Dzhagan, I. S. Babichuk, X. Fontane, A. Perez-Rodriquez, S. Schorr, JETP Letters 98 (2013), pp. 255-258
[31] A. Lafond, L. Choubrac, C. Guillot-Deudon, P. Deniard, S. Jobic, Zeitschrift fur Anorganische und Allgemeine Chemie, 638 (2012), pp. 2571-2577.
[32] K. Muska, M. Kask, M. Altosaar, M. Pilvet, M. Grossberg, O. Volobujeva, Energy Procedia 10 (2011), pp. 203.
[33] S. Schorr, Solar Energy Materials and Solar Cells, 95 (2011), pp. 1482–1488.
[34] J. J. Scragg, L. Choubrac, A. Lafond, T. Ericson, C. Platzer-Björkman, Applied Physics Letters, 104 (2014), pp. 041911.
[35] E. Zillner, A. Paul, J. Jutimoosik, S. Chandarak, T. Monnor, S. Rujirawat, R. Yimnirun, X. Z. Lin, A. Ennaoui, T. Dittrich, M. Lux-Steiner, Applied Physics Letters 102 (2013), pp. 221908.
[36] S. Chen, L. Wang, X. G. Gong, A. Walsh, S. H. Wei, Appl. Phys. Lett. 101(2012), pp. 223901.
[37] T. Maeda, S. Nakamura, T. Wada, Japanese Journal of Applied Physics, 50 (2011), pp. 04DP07.
[38] K. Biswas, S. Lany, and A. Zunger, Appl. Phys. Lett.96 (2010), pp. 201902.
[39] P.A. Fernandes, P.M.P. Salomé, A. F. da Cunha, Journal of Alloys and Compounds 509 (2011), pp. 7600-7606.
[40] G. Altamura, L. Grenet, C. Bougerol, E. Robin, D. Kohen, H. Fournier, A. Brioude, S. Perraud, H. Mariette, Journal of Alloys and Compounds 588 (2014), pp. 310–315.
[41] L. Grenet, S. Bernardi, D. Kohen, C. Lepoittevin, S. Noel, N. Karst, A. Brioude, S. Perraud, H. Mariette, Solar Energy Materials and Solar Cells 101 (2012), pp. 11-14.
[42] M. Ganchev, J. Iljina, L. Kaupmees, T. Raadik, O. Volobujeva, A. Mere, M. Altosaar, J. Raudoja, E. Mellikov, Thin Solid Films 519 (2011), pp. 7394–7398.
[43] Giovanni ALTAMURA, Développement de cellules solaires à base de films minces Cu2ZnSn(S,Se)4, Thèse de Doctorat, Université de Grenoble(2014).
[44] J. C. González, P. A. Fernandes, G. M. Ribeiro, A. Abelenda, E. R. Viana, P. M. P. Salomé, A. F. Da Cunha, Solar Energy Materials and Solar Cells, 123 (2014), pp. 58-64. [45] P. A. Fernandes, P. M. P. Salomé, A. F. Sartori, J. Malaquias, A. F. Da Cunha, B. Schubert, G. M. Ribeiro, Solar Energy Materials and Solar Cells, 115 (2013), pp. 157-165. [46] R. Djemour, A. Redinger, M. Mousel, L. Gütay, X. Fontané, V. Izquierdo-Roca, S. Siebentritt, 21 (2013), pp. A695-A703.
[47] M. Mousel, A. Redinger, R. Djemour, M. Arasimowicz, N. Valle, P. Dale, S. Siebentritt, Thin Solid Films, 535 (2013), pp. 83-87.
[48] Maeda, T., S. Nakamura and T. Wada (2011b). First-principles calculations of vacancy formation in In-free photovoltaic semiconductor Cu2ZnSnSe4. Thin Solid Films 519(21), 7513. URL http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2011. 01.094. 26, 27.
[49] Salomé, P., P. Fernandes and A. da Cunha (2009). Morphological and structural characterization of Cu2ZnSnSe4 thin films grown by selenization of elemental precursor
layers. Thin Solid Films 517(7), 2531. URL http://www. Science
direct.com/science/article/pii/S0040609008014168. 25, 28, 100.
[50] Weber, A., R. Mainz, T. Unold, S. Schorr et al. (2009). In-situ XRD on formation reactions of Cu2ZnSnS4 thin films. Physica status solidi (c) 6(5), 1245. URL http://dx.doi.org/10.1002/pssc.200881231. 28.
[51] Yan-Mei Jiang, "Pulvérisation cathodique assistée par ordinateur", Thèse de doctorat, Université de Paris-Sud Centre d'Orsay (1992).
[52] Isabelle ROCH, Thèse de doctorat : Potentialité d’intégration des alliages à mémoire de forme en film mince dans les microsystèmes (Lille I); 2001.
[53] S. LIE BUS, Thèse de doctorat (Limoges); 2003.
[54] L. Tomasini, "Les traitements de surface sous vide", (SOLLAC, Groupe Usinor), La Revue de Métallurgie - CIT Avril 2001.
[55] Stéphane ANDRIEU, Laboratoire de Physique des Matériaux – UMR7556 CNRS / Université H. Poincaré, BP239, 54506 Vandoeuvre France.
[56] S.Abed, thèse de magister, Université de Constantine (2005). [57] J.M. Mochel, US Patent, 2, 564, 707 (1951).
[58] J.E. Hill, and R.R. Chamberlin, US Patent 3, 148, 084 (1964).
[59] J.Livage, M. Henry, C. Sanchez, Progress in Solid State Chemistry, 18 (1988) 259-341. [60] H. Katagiri, K. Jimbo, W.S. Maw, K. Oishi, M. Yamazaki, H. Araki, A.Takeuchi, Thin Solid Films 517 (2009) 2455–2460.
[61] T. Todorov, K. Reuter, D. Mitzi, Adv. Mater. 22 (2010) 1.
[62] T.M. Friedlmeier, H. Dittrich, H.W. Schock, Inst. Phys. Conference Ser. No. 152, Proc. 11th ICTMC (Salford) P 345, 1997.
[63] R.A. Wibowo, E.S. Lee, B. Munir, K.H. Kim, Phys. Status Solidi A 204 (2007) 3373. [64] R.A.Wibowo,W.S.Kim, E.S. Lee, B.Munir,K.H. Kim, J. Phys. Chem. Solids 68 (2007) 1908.
[65] O. Volobujeva, J. Raudoja, E. Mellikov, M. Grossberg, S. Bereznev, R. Traksmaa, J. Phys. Chem. Solids 70 (2009) 567.
[66] M. Altosaar, J. Raudoja, K. Timmo, M. Danilson, M. Grossberg, J. Krustok, E Mellikov, Phys. Status Solidi A 205 (2008) 167.
[67] M. Ganchev, L. Kaupmees, J. Iliyna, J. Raudoja, O. Volobujeva, H. Dikov, M. Altosaar, E. Mellikov and T. Varema, "Formation of Cu2ZnSnSe4 thin films by selenization of electrodeposited stacked binary alloy layers", Energy Procedia 2, pp. 65–70, (2010).
[68] Zhesheng Chen, Lei Han, Lei Wan, Chunhui Zhang, Haihong Niu, Jinzhang Xu; Applied Surface Science 257 (2011) 8490– 8492.
[69] J. Li, T. Ma, W. Liu, G. Jiang, C. Zhu, The Cu2ZnSnSe4 thin films solar cells
synthetized by electrodeposition route, Applied Surface Science (2010),
doi:10.1016/j.apsusc.2012.03.006.
[70] YongZheng Zhang , Cheng Liao , Kai Zong , Hao Wang , JingBing Liu, Tao Jiang,JunFeng Han, GuoQiang Liu , Liang Cui, QinYan Ye, Hui Yan, WoonMing Lau ; Solar Energy 94 (2013) 1–7.
[71] Wilman Septina, Shigeru Ikeda, Akio Kyoraiseki, Takashi Harada, Michio Matsumura ; Electrochimica Acta 88 (2013) 436– 442.
[72] Sebastien Delbos, Marya Benmoussa, Romain Bodeux, Corentin Gougaud, Negar Naghavi ⁎,Thin Solid Films 589 (2015) 508–513 511.
[73] J. Bockris, G.A. Razumney,"Fundamental aspects of electrocrystallization", Plenum press, New-York (1967) p27.
[74] J. Bockris, B.E. Conway, Electrochimica Acta, 3 (1961) p340. [75] W.P. Dyke, J.K. Trolan, Phys. Rev., 89 (1953) p799.
[76] E. Budevski, G. Staikov, W.J. Lorenz, Electrochim Acta, 45, 2559 (2000). [77] Lorentz et all. J. Electrochem. Soc, 149, k47, (2002).
[78] Lény NZOGHE MENDOME, « Surfaces nanostructurees de nickel electrodepose sur divers substrats de depot : étude de la croissance d'interface et des caracteristiques magnetiques », l’université de Reims Champagne-Ardenne, 2007.
[79] G. A. Gunawardena, G. J. Hills, I. Montenegro, Electrochim. Acta 23 (1978) 693. [80] B. Scharifker, G. Hills, Electrochim. Acta 28 (1983) 879.
[81] P. Boulanger, D. Desmettre, "Les trois voies de l'énergie solaire", L’Energie Solaire, CLEFS CEA, N°44, pp.25-37, (2001).
[82] H. Araki, Y. Kubo, A. Mikaduki, K. Jimbo, W.S. Maw, H. Katagiri, M. Yamazaki, K. Oishi and A. Takeuchi, "Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by sulfurizing electroplated precursors", Sol. Energy Mater, Sol. Cells 93, pp. 996–999, (2009).
[83] J.J. Scragg, P.J. Dale, L.M. Peter, G. Zoppi and I. Forbes, "New routes to sustainable photovoltaics: evaluation of Cu2ZnSnS4 as an alternative absorber material", Phys. Status Solidi B 245, pp. 1772–1778, (2008).
[84] M. Kurihara, D. Berg, J. Fischer, S. Siebentritt and P.J. Dale, "Kesterite absorber layer uniformity from electrodeposited precursors", Phys. Status Solidi C 6, pp. 1241–1244, (2009). [85] F.C. Walsh, Trans, Inst. Metal. Finish, 69 (1991) 107.
[86] S. Bodea, Thèse de Doctorat, Univ. Joseph Fourier-Grenoble 1, France (2000).
[87] M. Fahoum, F. Chraibi, M. A ggour, A.Ennaoui, Ann. Chim. Sci. Mat., 23 (1998) 373. [88] Wilman Septina, Studies on Electrochemical Syntheses of Semiconductor Thin Films for Photovoltaic Applications, Osaka University (September 2013).
[89] Pourbaix M., Atlas d’équilibres électrochimiques publié par Editions Gauthiers-Villars (1975).
[90] A. Roine, Outokumpu HSC Chemistry for Windows, Finland, 2002.
[91] P. Ozga, Electrodeposition of Sn-Ag and Sn-Ag-Cu alloys from thiourea aqueous solutions, Archives of Metallurgy and Materials 51 (2006) 413-421
[92] J. Marquez-Prieto and I. Forbes, Evolution of phases in two-stage vacuum processed thin film Cu2ZnSnSe4 absorber Layers, Materials Reseach Innovations, 18(7) (2014) 515-518
Introduction
Après avoir introduit le matériau semi-conducteur CZTSe, nous décrirons dans la présente partie, la procédure de préparation des substrats (Platine, Molybdène et ITO) ainsi que le dispositif expérimental utilisé pour l’élaboration des dépôts. Nous rapporterons aussi les différentes techniques que nous avons utilisées pour caractériser les couches métalliques déposées telles que la microscopie électronique à balayage (MEB), l’analyse élémentaire (EDX), Spectroscopie photoélectronique de rayons X (XPS), diffraction de rayon X (DRX), la spectroscopie Raman et la spectroscopie ultraviolet-visible (UV-Vis).